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title: MySQL 进阶 (续)
date: 2023-08-11 18:34:50
images: ['https://kodo.huixiangwuyou.com/blog/images/mysql.jpeg']
summary: '主要学习的是 MySQL 储引擎、InnoDB核心、MYSQL管理。在平时开发用的比较多的是 InnoDB 存储引擎。但是理论知识还是需要简单了解的'
tags: 
 - SQLDB
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### INNODB 引擎
![](https://kodo.huixiangwuyou.com/blog/images/sql/20250323223000.png)
- 表空间(ibd文件)：一个mysql实例可以对应多个表空间，用于存储记录、索引等数据
- 段(segment)：分为数据段(Leafnodesegment)、索引段(Non-leafnode segment)、回滚段(Rollbacksegment),InnoDB是索引组织表，数据段就是B+树的叶子节点，索引段即为B+树的非叶子节点。段用来管理多个Extent(区)。
- 区(extent)：区，表空间的单元结构，每个区的大小为1M。默认情况下，InnoDB存储引擎页大小为16K，即一个区中一共有64个连续的页。
- 页(page)：是InnoD8 存储引擎磁盘管理的最小单元，每个页的大小默认为16KB。为了保证页的连续性，InnoDB 存储引擎每次从磁盘申请 4-5 个区。
- 行(row)：是表中的数据记录，是最小的存储单元。InnoDB 存储引擎数据是按行进行存放的。
- 记录(record)：是行的一部分，是InnoDB 存储引擎中最小的存储单元。
- 列(column)：是表中的字段，也是最小的存储单元。


> LINUX 下查看表空间的 /var/lib/mysql 目录下


#### 架构
![](https://kodo.huixiangwuyou.com/blog/images/sql/0250323224301.png)

##### 内存结构

- Buffer Pool:缓冲池是主内存中的一个区域，里面可以缓存磁盘上经常操作的真实数据，在执行增剧改查操作时，先操作缓冲池中的数据(若缓冲池没有数据，则从磁盘加载并缓存)，然后再以一定频率剧新到磁盘，从而减少磁盘IO，加快处理速度。
  - 缓冲池以Page页为单位，底层采用链表数据结构管理Page。根据状态，将Page分为三种类型:
    - free page:空闲page，未被使用。
    - clean page:被使用page，数据没有被修改过。
    - dirty page:脏页，被使用page，数据被修改过，也中数据与磁盘的数据产生了不一致。
- Change Buffer:更改缓冲区(针对于非唯一二级索引页)，在执行DML语句时，如果这些数据Page没有在BufferPool中，不会直接操作磁盘，而会将数据变更存在更改缓冲区Change Buffer中，在未来数据被谀取时，再将数据合并恢复到BufferPool中，再将合并后的数据剧新到磁盘中。
  - 与聚集索引不同，二级索引通常是非唯一的，并且以相对随机的顺序插入二级索引。同样，制除和更新可能会影响索引树中不相邻的二级索引页，如果每一次都操作磁盘，会造成大量的磁盘I0。有了ChangeBuffer之后，我们可以在缓冲池中进行合并处理，减少磁盘IO。
- Adaptive Hash Index：自适应hash索引，用于优化对Buffer Pool数据的查询。InnoDB存储引擎会监控对表上各索引页的查询，如果观察到hash索引可以提升速度，则建立hash索引，称之为自透应hash索引。
  - 自适应哈希索引，无需人工干预，是系统根据情况自动完成的。
- Log Buffer:日志缓冲区，用来保存要写入到磁盘中的log日志数据(redol0g、undolog)，默认大小为16MB，日志缓冲区的日志会定期剧新到磁盘中。如果需要更新、插入或删除许多行的事务，增加日志缓冲区的大小可以节省磁盘 I/0



##### 磁盘结构
- Sysem Tablespace：系统农空间是更改缓冲区的存储区域。如果表是在系统表空间而不是每个表文件或通用表空间中创建的，它也可能包含表和索引数据。(在MySQL5.x版本中还包含InnoDB数据字奥、undolog等)
- File-Per-Table Tablespaces:每个表的文件表空间包含单个InnoDB表的数据和索引，并存储在文件系统上的单个数据文件中。
- General Tablespaces:通用表空间，需要通过CREATE TABLESPACE 语法创建通用表空间，在创建表时，以指定该表空间。
- Undo Tablespaces:撤销表空间，MySQL实例在初始化时会自动创建两个默认的undo表空间(初始大小16M)，用于存储undolog日志。
- Temporary Tablespaces:InnoDB使用会话临时表空间和金局临时表空间。存储用户创建的时表等数据。
- Doublewrite Buffer Files:双写缓冲区，innoDB引擎将数据页从Buffer Pool刷新到磁盘前，先将数据页写入双写缓冲区文件中，便于系统异常时恢复数据。
- Redo Log:重做日志，是用来实现事务的持久性。该日志文件由两部分组成:重做日志缓冲(redo log buffer)以及重做日志文件(redo log),前者是在内存中，后者在磁盘中。当事务提交之后会把所有修改信息都会存到该日志中,用于在刷新脏页到磁盘时,发生错误时,进行数据恢复使用。

##### 后台线程
- Master Thread:核心后台线程，负责调度其他线程，还负责将缓冲池中的数据异步刷新到磁盘中,保持数据的一致性还包括脏页的剧新、合并插入缓存、undo页的回收。
- IO Thread:在InnoDB存储引擎中大量使用了AIO来处理IO请求,这样可以极大地提高数据库的性能，而I0Thread主要负责这些IO请求的回调。
  - Read thread:读取线程，负责读取磁盘上的数据到Buffer Pool中。
  - Write thread:写入线程，负责将Buffer Pool中的脏页数据异步写入到磁盘中。
  - Insert buffer thread:插入缓存线程，负责将插入缓存中的数据合并到索引树上。
  - Log thread:日志线程，负责将日志缓冲区中的日志数据异步写入到磁盘中。
- Purge Thread:清理线程，负责将Buffer Pool中的脏页数据异步写入到磁盘中。
- Page Cleaner Thread:页清理线程，负责将Buffer Pool中的脏页数据异步写入到磁盘中。  

#### 事务
事务 是一组操作的集合，它是一个不可分割的工作单位，事务会把所有的操作作为一个整体一起向系统提交或撤销操作请求，即这些操作要么同时成功，要么同时失败。
[事务特性](/2023/05/22/db/sql/#事务的特性)

- redo log:重做日志，记录的是事务提交时数据页的物理修改，是用来实现事务的持久性。该日志文件由两部分组成:重做日志缓冲(redologbuffer)以及重做日志文件(redolog file),前者是在内存中，后者在磁盘中。当事务提交之后会把所有修改信息都存到该日志文件中,用于在刷新脏页到磁盘,发生错误时,进行数据恢复使用。
- undo log：回滚日志，用于记录数据被修改前的信息，作用包含两个:提供回滚 和 MVCC(多版本并发控制)。undolog和redolog记录物理日志不一样，它是逻辑日志。可以认为当delete一条记录时，undol0g中会记录一条对应的insert记录，反之亦然，当update一条记录时，它记录一条对应相反的update记录。当执行rollback时，就可以从undolog中的逻辑记录读取到相应的内容并进行回滚。
  - Undo log销毁：undolog在事务执行时产生，事务提交时，并不会立即删除undolog，因为这些日志可能还用于MVCC。
  - Undo log存储：undolog采用段的方式进行管理和记录，存放在前面介绍的 rollbacksegment 回滚段中，内部包含1024个undologsegment.


#### MVCC
MVCC是多版本并发控制，是一种并发控制的方法，用于处理读写冲突，提高数据库的并发性能。
MVCC的实现主要依赖于undo log和read view。  

- 当前读：读取的是记录的最新版本，读取时还要保证其他并发事务不能修改当前记录，会对读取的记录进行加锁。对于我们日常的操作，如:select....lock in share mode(共享锁)，select.. for update、update、insert、delete(排他锁)都是一种当前读。
- 快照读：简单的select(不加锁)就是快照读，快照读，读取的是记录数据的可见版本，有可能是历史数据，不加锁，是非阻塞读。
  - Read Committed:每次select，都生成一个快照读。
  - Repeatable Read:开启事务后第一个select语句才是快照读的地方。
  - Serializable:快照读会退化为当前读。

*MVCC*  
全称 Multi-Version Concurrency Control，多版本并发控制。指维护一个数据的多个版本，使得读写操作没有冲突，快照读为MySQL实现MVCC提供了一个非阻塞读功能。MVCC的具体实现，还需要依赖于数据库记录中的三个隐式字段、undolog日志、readView。

![表单创建](https://kodo.huixiangwuyou.com/blog/images/sql/50323234943.png)

*undolog*
- 回滚日志，在insert、update、delete的时候产生的便于数据回滚的日志。
- 当insert的时候，产生的undol0g日志只在回滚时需要，在事务提交后，可被立即除。
- 而update、delete的时候，产生的undo log日志不仅在回滚时需要，在快照读时也需要，不会立即被删除。

*readView*
ReadView(谈视图)是 快照读 SQL执行时MVCC提取数据的依据，记录并维护系统当前活跃的事务(未提交的)id。
- m_ids：当前活跃的事务ID集合
- min_trx_id：最小活跃事务ID
- max_trx_id：预分配事务ID，当前最大事务ID+1(因为事务ID是自增的)
- creator_trx_id：生成ReadView的事务ID
![readView创建](https://kodo.huixiangwuyou.com/blog/images/sql/323235734.png)



### MYSQL管理

#### 系统数据库
| 数据库 | 描述 |
| --- | --- |
| mysql | 存储MySQL服务器正常运行所需要的各种信息(时区、主从、用户、权限等) |
| information schema | 提供了访问数据库元数据的各种表和视图，包含数据库、表、字段类型及访问权限等 |
| performance schema | 为MySQL服务器运行时状态提供了一个底层监控功能，主要用于收集数据库服务器性能参数 |
| sys | 包含了一系列方便 DBA和开发人员利用 performance_schema 性能数据库进行性能调优和诊断的视图|
|  |  |  |

#### mysql 工具

*语法*
mysql [选项] [数据库]
-h 主机名
-P 端口号
-u 用户名
-p 密码
-e 执行一条SQL语句 可以在Mysql客户端执行SQL语句，而不用连接到MySQL数据库再执行，对于
一些批处理脚本，这种方式尤其方便。
 - mysql -h127.0.0.1 -uroot -p123456 -e "select * from user"

*mysqlbinlog*:用于解析二进制日志文件，通常用于恢复数据。
mysqlbinlog [options] log-files1 log-files2
- -d,--database=name            指定数据库名称，只列出指定的数据库相关操作。
- -o,--offset=#                 忽略掉日志中的前n行命令
- -r--result-file=name          将输出的文本格式日志输出到指定文件
- -short-form                   显示简单格式， 省略掉一些信息。
- -start-datatime=date1 stop-datetime=date2   指定日期间隔内的所有日志。
- -start-poston=pos1 --stop-position=pos2     指定位置间隔内的所有日志。


*mysqldump*
mvsaldump 客户端工具用来备份数据库或在不同数据库之间进行数据迁移。备份内容包含创建表，及插入表的SQL语句
![mvsaldump](https://kodo.huixiangwuyou.com/blog/images/sql/324001949.png)

*mysqlimport/source*
![mysqlimport/source](https://kodo.huixiangwuyou.com/blog/images/sql/6250324002113.png)




